ジャンボ機の構造の秘密

ジャンボ機（ボーイング747）の主翼に近い座席に座ったことがあるだろうか。「翼が邪魔で景色が見えない」などと嘆くことなかれ。そのときは、ぜひ、主翼に装備されている「フラップ」の動きをたっぷり楽しんでほしい。

フラップとは「下げ翼」といい、主翼の前側と後ろ側についている可動式の部分で、それを曲げたり伸ばしたりすることで、揚力の大きさを調整するものである。フラップを曲げると翼のカーブの角度が大きくなり、揚力が増す。揚力は、機体を空中に浮かせるために欠かせない力だが、常に大きければ大きいほどよいというものではない。

たとえば、離着陸のときは低速状態なので揚力か不足するが、上空を高速で飛んでいるときには、揚力が余ってしまうこともある。もっと揚力がほしいというとき、逆に揚力を少し減らしたいというとき、状況に応じて主翼の形に変化をもたせ、揚力を調整することができると、安定した飛行が可能になる。

実は、ジャンボは機体の大きさのわりには主翼が小さい。もし、400t（トン）もあるジャンボ機を離着陸させようと思ったら、相応の揚力を得るためにとてつもなく大きな翼が必要になる。そこで、小さめの翼でも離着陸時に十分な揚力を得るために画期的なフラップがとりつけられた。「トリプル・スロッテッド・フラップ」（3重隙間フラップ）がそれだ。

もともとフラップは主翼の一部を祈り曲げるものだったが、このトリプル・スロッテッド・フラップは、3枚重ねになったフラップを後方にスライドさせて広げ、翼面積そのものを増加させたうえで、折れ曲がるしくみになっている。その効果をみると、フラップを単純に折り曲げるだけで揚力は50％増すが、フラップ一枚をスライドさせて折り曲げれば2倍になる。それが3枚になれば、3倍以上の揚力を獲得できるといわれている。

一方、ジャンボ機には主翼前縁にも、2段式で下向きに伸びていくフラップが装備されている。これも着陸時の揚力アップを助ける強力な「武器」だ。そして、興味深いのは、フラップのしくみだけではない。フラップが主翼の下から滑り出してくるときの動きが、また、おもしろいのである。後ろ側のフラップは、ブラインドのように、1枚ずつ後方に伸びていく。

前側のフラップはふだんは翼の下に折り畳まれているが、「出動命令」を受けるとグルリと回転して顔を出し、下方に伸びながら折れ曲がっていく。まるで、SFアニメに出てくる重装備の戦闘ロボットが、強敵を相手にメカ変身する趣だ。主翼近くの座席に座れば、ひと味違った空の旅が楽しめるはずである。

飛行機が空中を飛んでいるときは、主翼には下から上に引き上げる揚力がかかっているが、胴体には下に引っ張られる重力がかかっている。つまり、主翼と胴体が反対方向に向かおうとするために、主翼と胴体の接続部分は引きちぎられそうになるのだ。その結果、飛行中の主翼は上方に撓っている。

ちなみに地上では、胴体と同じく主翼にも重力がかかるので、翼は下向きにたわんでいる。「頑丈な造りが求められる機体の一部が撓ったりたわんだりしても大丈夫なのか？」と心配する人もいるだろう。しかし、機体はある程度、変形するくらいかよいのである。

もちろん、機体は丈夫で外部の力に影響されにくい材料と構造を持つことが基本ではある。とはいっても、300～400tもある機体を時速800～900kmの速さで飛ばせば、様々な「摩擦」や「抵抗」にあう。そのとき、あくまで機体の形を変えず、摩擦や抵抗に真っ向から立ち向かおうとすれば、機体にかかる力は益々大きくなるだけだ。

しかし、力がかかったとき、その力を吸収し、分散させることができれば、機体はより大きな力に耐えられることになる。撓ったりたわんだりする「しなやかさ」が「強さ」を生むのである。柳の枝が折れにくいのと同じ理屈だ。

飛行機の主翼は、飛行中にあう突風や気流の変化にも柔軟に対応できるよう、柔構造に設計されているのである。だから、旅客機の耐久性テストでは、主翼が十分に撓るかどうかの試験まで行なう。主翼をワイヤーで上方に引っ張り、どれくらいしなったら折れるのかを調べるのである。

たとえば、ジャンボ（ボーイング747）機の主翼は8mも撓ることが実験ずみである。もっとも、実際の飛行で8mも撓る（しなる）ことはない。通常の飛行で２ｍ程度、悪天候時でも5m未満なので、ご安心を。

「ジャンボ」の通称で知られるボーイング747型機は、500人を超える乗客を輸送できる世界最大の旅客機だ。タイ国際航空でも、長距離国際線の主力として使われており、日本に向けても就航している。

英語の「Jumbo」は「ばかでかい」という意味で、「のろま」というイメージがあり、ボーイング社はこの愛称を好まず、1970年の初就航以降、自社で決めた「スーパージェット」というニックネームを長年使いつづけたことが知られている。だが、そのボーイング社も、いまでは自ら「Jumbo Jet」の名称を使うようになった。ジャンボが決して「のろま」ではないことは、世界の誰もが知っている、という自負の表われかもしれない。

747シリーズの最新機は「747～400」型機で、日本で運航されているものでは最大座席数568（国際線では524）、航続距離も世界最長の1万3570kmを誇る。地上から垂直尾翼までの高さは19.4mで、5階建てのビルの高さに相当する。

筒状になった胴体の外径は6.49mもある。ジャンボが登場する以前の旅客機の胴体は概ね3.5m幅で、客室は中央に通路が1本あり、その両側に客席が並ぶ形が定番だった。これに対し、ジャンボ機の客室では通路を2本配し、通路と窓を挟む座席のほかに、通路と通路に挟まれた中央席も設けられている。ジャンボ機に始まった6mを超える太い胴体は「ワイドボディ」（広胴型）と呼ばれている。

両翼の端から端までの全幅は64.4m。主翼の面積は538㎡で、片翼のなかにバスケットボールのコートがすっぽり入ってしまう広さだ。最大離陸重量（性能上、安全に離陸できる最大重量）は395tで、貨物船1隻分くらいに相当する重さである。

何もかもが「世界最大級」のジャンボだが、近年、ひとつだけ他機に「世界一」の座を譲ってしまった。ジャンボ機の機首から尾翼までの全長は70.66mだが、1995年に初就航したボーイング「777～300」型機は、それを超える全長73.9mで「世界最長」を誇っている。

777シリーズは、747シリーズよりも新しい世代の新型機として注目されている。機体の大きさではジャンボには敵わないが、エンジンの大きさはジャンボに勝る上、設計から製造までの全工程にコンピュータシステムを導入するなど、航空界の革命児として華々しく登場した。

1995年の初就航から10年足らずの現在までに、約600機の受注を得て、売れ行きも好調といわれているか、その倍数以上を生産し、いまなお1000機が世界の空を飛んでいる747には、まだまだおよばないといえるだろう。

空港でチェックインする際に、職員から「座席は窓側にしますか、通路側にしますか」と聞かれることがある。短距離飛行なら眺めのよい窓側を、長距離飛行ならトイレに立ちやすい通路側を、というのが良識的な選び方だが、もし可能ならば、「事故が起きたとき助かる確率の高い座席をお願いします」といってみたいものだ。

1985年8月12H、東京から大阪に向かっていた日本航空ジャンボ機が、伊豆上空から群馬県上空まで30分にわたって迷走飛行したあと、御巣鷹山に墜落し、乗客乗員520人が死亡した大惨事を覚えているだろうか。史上最悪の航空機事故に、全世界が驚愕し、悲嘆にくれた。このとき、奇跡的に助かった乗客が後部座席に座っていたことが、当時、日本のメディアでずいぶん話題になったと聞いている。この報道のため、後部座席のほうが安全性が高いのではないかと、多くの人が考えたというのだ。

では、一般的に後部座席が他の座席に比べて安全なのかというと、実際にはそういったデータはない。飛行機事故の原因はさまざまで、たとえば機体後部の天井が剥がれるといった事故にあえば、当然、後部座席の乗客は不利になる。どのような事故にあうか予測できない以上、どの座席も等しく危険あるいは安全、というしかない。

座席の位置どりはともかくとしても、座席そのものか十分に安全なのかどうかという問題は、すべての乗客に共通する関心事といえるだろう。座席には、不時着などの緊急時を想定し、ある程度の衝撃に耐えられるよう強度基準が定められている。基準は製造年や国によって多少の違いはあるものの、一般的には前方に16G、下方に14Ｇと決まっている。

ここでいう「Ｇ」とは重力の単位だ。通常私たちが受けている重力は1Ｇである。これが2Ｇになると、自分の体重が2倍の重さになるほどの重力を受けていることになる。簡単にいえば、強度基準をクリアしていれば座面に体重の14倍の力がかかっても、また、背もたれに体重の16倍の力がかかっても、壊れないだけの強度があるということだ。

ただし、基準の計算に使われている標準体重は77㎏であり、これよりも重い人が座ればＧの値は大きく、軽い人が座ればＧの値は小さくなる。座席はふつう2～3人が一緒に座るので、隣に超重量の巨漢が座ったら座席の安全性が低下するのでは、と心配する人もいるだろう。でも、ご安心を。標準体重の2倍もあるような人は体格もそれなりに大きいはずで、1人分の座席に体が収まらず2～3人分の座席を確保することになる。つまり、巨漢と相席になることはまずないということである。

航空機事故でよく聞くのが「何らかの理由で急旋回を余儀なくされた旅客機が失速し、墜落した」という話だ。1998年12月11日にタイ南部のスラタニ空港付近でタイ航空機が墜落した事故でも、悪天候のなか同機が3回試みた着陸に失敗したあと、バンコクに引き返そうと旋回した際に機首が上がり、失速したことか墜落につながったとみられている。

「旋回」というのは、旅客機にとってそんなに危険な行為なのだろうか。直進していた飛行機が進行方向を変えるときは、まず垂直尾翼についている「方向舵」を使って向きを変える。進行方向に向かって方向舵を右に板れば機首は右に、方向舵を左に振れば機首は左に向きを変える。しかし、方向舵を振っただけでは、機首の向きか変わるだけで機体全体が方向転換するまでには相当な時間がかかってしまう。

そこで、必要になるのが「補助翼」のサポートだ。補助翼は主翼の後縁側についている動翼で、上げたり下げたりすることができる。たとえば、右主翼の補助翼を下げると、自動的に左主翼の補助翼は上がるしくみになっている。このとき、補助翼を下げた右主翼の揚力は増加し翼が上に持ち上がる。

一方、補助翼を上げた左主翼の揚力は減少し、翼が下がる。そして、機体は翼を下げた左側に横滑りするように移動していくのである。飛行機は、この方向舵による機首の方向転換と、補助翼による横滑りのしくみを利用して、効率よく、左あるいは右に旋回する。このとき、機体を傾ける角度（バンク角）を大きくすればするほど、急な旋回が可能になる。

ただし、バンク角が大きくなると、機体にかかる荷重も大きくなる。水平飛行に対し、30度バンクでの旋回では15％増、60度バンクでの旋回では2倍の荷重がかかる。その結果、失速速度も速まっていくのである。「急旋回後、失速して墜落」という経緯は、飛行機にとっては、当然ともいえる筋書きなのだ。

機体が耐えられる荷重の大きさは飛行機の種類によって異なり、戦闘機やアクロバット飛行を行なう小型機では大きいが、旅客機の場合は小さく設定されている。旅客機は運航上、急旋回の必要度が低いからである。それでも、可能な最大バンク角は66度。機体の構造上は、急旋回も「やってやれないことはない」といえそうだ。

しかし、もし旅客機が60度も傾いたらどうなるか。乗客は体が押しつぶされるような感覚を覚え、身動きがほとんどできない状態だ。人によっては、視覚に異常が起こったり、内耳の平衡感覚がおかしくなったりするだろう。こうしたことから、乗客の安全性を考慮し、実際の運航はバンク角35度以内で行なわれている。